Кислород находящийся в состоянии 1 при давление 250 кпа температуре 550 к и занимающий объем 12 л изометрически перевели в состояние 2 с объемом 6 л. затем адиабатно объем газа был уменьшен на два литра. определить термодинамические параметры каждого из состояний. для каждого из описанных процессов найти: 1 ) работу, совершенную газом, 2) изменение его внутренней энергии, 3) кол-во подведенной к газу теплоты
Состояние 1 газа характеризуется следующими данными:
- Давление (P₁) = 250 кПа
- Температура (T₁) = 550 К
- Объем (V₁) = 12 л
Состояние 2 газа характеризуется следующими данными:
- Давление (P₂) - неизвестно
- Температура (T₂) - неизвестно
- Объем (V₂) = 6 л
1. Переход газа из состояния 1 в состояние 2 происходит изобарно, так как не указано изменение давления. В изобарном процессе давление газа остается постоянным.
- Работа (W₁₂) совершенная газом при переходе из состояния 1 в состояние 2 равна площади под графиком (это можно представить как прямоугольник, ширина которого равна изменению объема, а высота - постоянному значению давления):
W₁₂ = P₁ * (V₂ - V₁)
W₁₂ = 250 кПа * (6 л - 12 л)
W₁₂ = -1500 кПа*л
- Изменение внутренней энергии (ΔU₁₂) в изобарном процессе равно работе, совершенной газом, так как никакой теплоты не подводится и не отводится от газа:
ΔU₁₂ = W₁₂ = -1500 кПа*л
- Количество подведенной к газу теплоты (Q₁₂) в изобарном процессе равно нулю, так как внешней системой не подводится или отводится теплота:
Q₁₂ = 0
2. После этого газ адиабатно уменьшается на 2 литра. В адиабатном процессе нет теплообмена между газом и окружающей средой.
- Изменение давления (ΔP) в адиабатном процессе зависит от исходных данных и свойств газа, поэтому его нужно найти с помощью уравнения адиабаты. Для упрощения расчетов, но со схожими результатами, можно использовать идеальный газовый закон.
Используя уравнение состояния идеального газа, выразим давление P₂ через P₁:
P₁ * V₁ / T₁ = P₂ * V₂ / T₂
P₂ = P₁ * V₁ * T₂ / (V₂ * T₁)
P₂ = 250 кПа * 12 л * Т₂ / (6 л * 550 К)
- Работа (W₂) при адиабатном уменьшении объема газа на 2 литра равна площади под графиком:
W₂ = P₂ * ΔV
W₂ = P₂ * (-2 л)
W₂ = P₂ * (-2 л)
- Изменение внутренней энергии (ΔU₂) в адиабатном процессе равно работе, совершенной газом:
ΔU₂ = W₂ = P₂ * (-2 л)
- Количество подведенной к газу теплоты (Q₂) в адиабатном процессе равно нулю, так как внешней системой не подводится или отводится теплота:
Q₂ = 0
Итак, для каждого из описанных процессов получены следующие значения термодинамических параметров:
Состояние 1:
- Давление (P₁) = 250 кПа
- Температура (T₁) = 550 К
- Объем (V₁) = 12 л
- Работа (W₁₂) = -1500 кПа*л
- Изменение внутренней энергии (ΔU₁₂) = -1500 кПа*л
- Количество подведенной к газу теплоты (Q₁₂) = 0
Состояние 2:
- Давление (P₂) = 250 кПа * 12 л * Т₂ / (6 л * 550 К)
- Температура (T₂) - неизвестно
- Объем (V₂) = 6 л
- Работа (W₂) = P₂ * (-2 л)
- Изменение внутренней энергии (ΔU₂) = P₂ * (-2 л)
- Количество подведенной к газу теплоты (Q₂) = 0
Обратите внимание, что для полного определения значений давления и температуры в состоянии 2 требуются дополнительные данные, например, уравнение состояния адиабатного процесса или зависимость между исходными состояниями газа. Без этих данных невозможно точно определить параметры состояния 2.